2.1.2化学反应限度 课件-2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

该高中化学课件聚焦化学反应的限度，核心涵盖可逆反应、化学平衡状态及其判断依据。以合成氨工业发展历程导入，衔接化学反应速率，通过问题链构建“反应方向-速率-限度”的学习支架，引导学生逐步深入。 其亮点在于以合成氨反应为贯穿实例，结合实验数据表格、高考真题及动态平衡图像分析，体现化学观念与科学思维。习题设计包含判断、计算及情境问题，帮助学生理解动态平衡本质，教师可直接用于课堂教学与巩固，提升教学效率。

化学反应的限度 自1784年氨被发现以来，人们一直在研究如何利用化学方法由氮气和氢气合成氨，直到1913年才实现了合成氨的工业化生产。 化学反应N2(g)+3H2(g) ⇌ 2NH3(g)看起来十分简单，合成氨的工业化生产却经历了漫长的发展过程。化工生产中，我们需要考虑哪些因素呢？ 2、使原料尽可能快地转化为产品 ——化学反应速率 1、使原料尽可能多地转化为产品 3、效益好，日产量高 4、节省成本 合成氨工厂 在相同条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。 一、可逆反应 双向性 可逆反应分为正反应方向和逆反应方向 双同性 正、逆反应在同一条件下同时进行 共存性 反应物不能全部转化为生成物，即反应物的转化率小于100% Cl2 + H2O ⇌HCl + HClO H2 + I2 ⇌ 2HI SO2 + H2O ⇌H2SO3 2SO2 + O2 ⇌ 2SO3 N2 + 3H2 ⇌2NH3 1．判断正误 (1)合成氨反应中，如果N2过量，则可以使H2完全消耗 (2)可逆反应中，加入反应物，反应先向正反应方向进行，停止后再向逆反应方向进行 × × √ 2．已知反应：NO2(g)＋SO2(g) SO3(g)＋NO(g)，起始 时向某密闭容器中通入1 mol NO2、2 mol S18O2，一定条件下充分反应后，下列有关说法正确的是( ) NO2中不可能含 18O B. 有1 mol N18O生成 C. S18O2的物质的量不可能为0.8 mol D. 若开始时加入3 mol NO2气体，最多只能生成三氧化硫2 mol 可逆反应不能进行到底，存在一定的化学反应限度。 在容积为 2L 的密闭容器里，加1mol N2 和 3mol H2 (合适催化剂)， 开始时c(N2) 、c(H2)最大， c(NH3) = 0 N2 + H2 NH3 只有正反应，v(逆) = 0 ①当反应刚开始时，反应物和生成物的浓度哪个大？ ②当反应刚开始后，正反应和逆反应哪个反应速率大？ 开始后c(N2) 、c(H2 )变小 , c(NH3) ≠ 0 正逆反应都进行，v (逆) ≠ 0，v (正) > v (逆) 思考以下问题： N2 + H2 NH3 v (正) = v (逆) ≠ 0 ③ 随着反应的进行，反应物和生成物浓度如何变化？ c(N2) 、c(H2)逐渐变小，c(NH3)逐渐增大，三种物质的浓度达到一个特定值。 ④ 随着反应的进行，v(正)、 v(逆)怎样变化？ ⑤根据上述分析画出 N2和 H2反应过程中，v正、v逆 随时间变化的关系图。 反应速率 时间（t） 0 v(正) v(逆) t1 v(正) = v(逆) ≠0 浓度 时间（t） 0 c(H2) c(N2) c(NH3) t1 c(NH3) c(H2) c(N2) 表面静止的状态 动态平衡 当一个可逆反应达到平衡时，各物质的浓度保持不变，这时反应停止了吗？ 在容积为 2L 的密闭容器里，加2mol NH3 (合适催化剂)？ H2 NH3 t1 t c O v正 v逆 v正= v逆 化学平衡 t1 ≠0 v t O 从逆反应开始 N2 化学平衡状态（简称化学平衡） 在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等， 反应物浓度和生成物浓度都不再改变，达到一种表面静止的状态。 本质 化学平衡状态是可逆反应在一定条件下能达到的或完成的最大程度，即该反应进行的最大限度。化学反应限度决定了反应物在该条件下转化为生成物的最大转化率。 化学平衡状态（简称化学平衡） 特征： (1)逆：化学平衡状态的研究对象是可逆反应 (2)等： v(正) = v(逆) ≠ 0 (3)动：动态平衡（正逆反应仍在进行） (4)定：反应混合物中各组分的浓度保持不变，各组分的含量一定 (5)变：外界条件改变时，原平衡状态会被破坏，在新的条件下建立新的平衡 逆、等、动、定、变 1. 下列关于化学平衡的说法中，正确的是 A. 当反应达到化学平衡时，反应物已完全转化为生成物 B. 当反应达到化学平衡时，正逆反应均已停止 C. 当反应达到化学平衡时，反应混合物中各成分的浓度相等 D. 化学反应的限度与时间的长短无关 E. 任何可逆反应都有一定的限度 2. 某温度时，在2L容器中发生A、B两种气体间的转化反应，A、B物质的量随时间变化的曲线如图所示。 (1)反应的方程式是___________________________。 (2)4min时，反应处于平衡状态吗？理由是？ (3)画出以A表示的正逆反应速率随时间变化图 (4)8 - 10min内，以B表示的平均速率为_____________________。 时间/min n/mol n(X) n(Y) n(Z) 0 2.0 2.4 0 5 0.9 10 1.6 15 1.6 3. 一定温度下，在容积为2L的恒容密闭容器中发生反应X(g)+ 2Y(g)⇌3Z(g)。反应过程中的部分数据如下表所示：下列说法不正确的是 A. 反应进行到10分钟时，恰好达到平衡状态 B. 单位时间内生成n molX，同时一定生成2n molY C. 0-5分钟内，v(X)=0.09mol·L⁻¹·min⁻¹ D. 15分钟时，c(Z)=0.6mol/L，且不再发生变化 1.下列关于化学反应速率的说法错误的是( ) A.恒容时，，向密闭容器内充入 ，化学反 应速率不变 B.锌与稀硫酸反应时，加入氯化钠溶液，化学反应速率减小 C.制氯气时，增加二氧化锰的用量，能加快反应速率，浓盐酸被完 全消耗 D.恒容时， ，升高温度，正逆反应速率 都增大 √ CBBDC D 3.[2024·广东东莞月考]现有下列溶液： 时的溶液和 的 溶液； 时的溶液和 的 溶液； 时的溶液和 的 溶液； 若同时将它们混合发生反应： ，则出现浑浊的先 后顺序是( ) A.①②③ B.③②① C.②①③ D.③①② √ 7.某化学兴趣小组设计了硫代硫酸钠溶液与硫酸反应的系列实验，实 验过程记录如下表，反应原理为 。 实验 序号 水浴 温度/ 溶液的体积/ 溶液的体积/ 加入水 的体积/ 溶液出现 浑浊所用 的时间/ A 10 10 10 0 B 10 5 10 C 40 10 10 0 D 10 5 5 0 化学平衡状态的判断依据 v(正)= v(逆) 指定某物质(反应物或生成物)的消耗速率与生成速率相等。 各组分的浓度保持不变 下列等式说明合成氨反应已达到平衡状态的是 A. v(N2)正 = v(H2)逆 B. 2v(H2)正 =3v(NH3)逆 C. v(N2)正 = v(N2)逆 D. v(N2)正 = 3v(H2)逆 E. 2v(N2) = v(NH3) 下列说法中，可以证明反应 已达到平衡状态的是A．1个N≡N键断裂的同时，有3个H-H键形成B．1个N≡N键断裂的同时，有3个H-H键断裂C．3个H-H键形成的同时，有6个N-H键断裂D．1个N≡N键断裂的同时，有6个N-H键形成 在一定温度下，密闭容器中可逆反应A(g)+3B(g) ⇌2C(g)达到平衡的标志是A．C的生成速率与C的消耗速率相等B．单位时间内生成n molA，同时生成3n molBC．生成1 molA的同时生成1 molCD．A、B、C的浓度之比为1:3:2 化学平衡状态的判断依据 v正(A)= v逆(A) 指定某物质(反应物或生成物)的消耗速率与生成速率相等。 各组分的浓度保持不变 v正(A) : v逆(B) = 化学计量数之比 某一物理量不变是否可作为平衡已到达的标志，取决于该物理量在平衡到达前后（反应过程中）是否发生变化 ——“变量不变” 颜色、密度、压强、平均相对分子质量等 化学平衡状态的判断依据 (1)直接依据——根据速率关系①同一物质： ②不同物质： ，但必须是不同方向的速率， ， (2)间接依据——根据各组分的量首先分析该量是“变量”还是“恒量”，如为“恒量”，即随反应的进行永远不变，则不能作为判断平衡状态的依据；如为“变量”，即该量随反应进行而改变，当其“不变”时，则为 。即： 。 生成速率=消耗速率 v正(A)= v逆(A) 速率之比=化学计量数之比 v正(A) : v逆(B) = 化学计量数之比 可逆反应：2NO2(g) ⇌2NO(g) + O2(g)在体积固定的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是 ①混合气体的颜色不再改变 ②混合气体的密度不再改变 ③混合气体的压强不再改变 ④混合气体的平均相对分子质量不再改变 H2(g) + I2(g) ⇌ 2HI(g) 在恒容恒温条件下，当容器中气体总压强不变时，是否一定达到化学平衡状态 当容器中气体的平均相对分子质量不变时，是否一定达到化学平衡状态 恒容条件下，当容器中气体密度不变时，是否一定达到化学平衡状态 恒压条件下，当容器中气体密度不变时，是否一定达到化学平衡状态 在绝热装置中，当容器中温度不变时，是否一定达到化学平衡状态 2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g) H2(g) + I2(g) ⇌ 2HI(g) C(s) + O2(g) ⇌ CO2(g) CO2(g) + C(s) ⇌ 2CO(g) 2.[2024·浙江东阳中学月考]甲烷消除 的污染原理为 。在一定温度下， 向恒容密闭容器中充入一定量的和 进行上述反应。下列表述 能用来判断该反应达到平衡状态的是( ) A. B.容器中混合气体的平均密度不再变化 C.容器中混合气体的总压强不再发生变化 D.单位时间内，消耗同时生成 √ 下列叙述中可以说明反应 H2(g)+I2(g) ⇌ 2HI(g)已达平衡状态的有①单位时间内生成 n mol H2的同时生成 n mol HI ②反应体系的颜色不再变化 ③百分组成 w(HI) = w(I2) ④反应速率 2v(H2) = v(HI) ⑤c(HI) : c(H2) : c(I2) = 2 : 1 : 1 ⑥v分解(HI) = v生成(HI) ⑦体系的压强不变⑧混合气体的相对分子质量不变 ⑨反应体系的温度不变⑩断开 2 mol H-I 同时断开1 mol H-H 催化剂 高温、高压 N2 + 3H2 2NH3 生产成本 反应限度 反应速率 反应条件的控制 化学反应条件的控制 合成氨反应的数据分析：下表的实验数据是在不同温度、压强下，平衡混合物中氨的含量的变化情况(初始时氮气和氢气的体积比是1：3)。 温度/℃ 氨的含量/% 0.1MPa 10MPa 20MPa 30MPa 60MPa 100 MPa 200 15.3 81.5 86.4 89.9 95.4 98.8 300 2.20 52.0 64.2 71.0 84.2 92.6 400 0.40 25.1 38.2 47.0 65.2 79.8 500 0.10 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5 600 0.05 4.50 9.1 13.8 23.1 31.4 压强越大，NH3%越大。 但生产成本高 温度越低，NH3%越大。 但反应速率慢 工业上通常采用铁触煤、在400~500℃和10~30MPa的条件下合成氨。 13.一定温度下，物质的量为 的与的在容积为 的恒容密闭容器中发生反应：，末达到 平衡状态，测得密闭容器中 的物质的量为 ，下列说法 正确的是( ) A.内，用 表示的该反应平均反应速率为 B.达到平衡时，容器内的压强是反应前的0.7倍 C.达到平衡时， D.达到平衡时，加入少量氦气（不参与反应），反应速率增大 E.达到平衡时，X的转化率为60% √ √ P38 Ⅱ.在恒温下，将的和的 充入 的恒容密闭容器中发生如下反应： 。 和 的浓度随时间变化的关系如图所示。 （6）设起始压强为，平衡时压强为，则 的值为_______。 或0.5 P39 1.一定条件下，在固定容积的密闭容器中进行下列反应： ，反应开始时， ，, 后测得容器的压强 变为开始时的，计算内用 表示的化学反应速率为( ) A. B. C. D. √ P40 例 一定温度下，将和 充入容积恒为 的密闭容器中，发生反应 ，经 时，测得容器内 的浓度减少 。下列叙述正确的是( ) A.内，的平均反应速率为 B.时，容器内气体的总物质的量为 C.该可逆反应未达限度前，随反应的进行，容器内压强逐渐减小 D.达到平衡后，向平衡体系中充入稀有气体，正反应速率增大 √ 变式 在一定温度下，将和放入容积恒为 的密闭容 器中，发生反应。 末达到平衡， 测得容器内B的浓度减少了 ，则下列叙述不正确的是 ( ) A.在 内该反应用C的浓度变化表示的反应速率为 B.平衡时B的转化率为 C.平衡时B的体积分数约为 D.初始时的压强与平衡时的压强之比为 √ 12.[2024·湖南长沙一中检测]在、时，将 和 通入的恒容密闭容器中，反应生成甲醇蒸气 和某无机副产物，测得各物质的物质的量随时间的部分变化如图所 示，下列说法正确的是( ) A.该反应的化学方程式为 B.在内用 表示的平均化学反应速率为 C.当容器内混合气体的密度不再变化时，表明反应已经达到平衡状态 D.在 内，反应仍未达到平衡状态 √ P39 （1）该反应的化学方程式为__________________________。 （2） 内，氢气的平均反应速率为____________________。 （3）时，正反应速率___（填“ ”“ ”或“ ”）逆反应速率。 （4）能说明上述反应达到平衡状态的是_____（填字母）。 A.的生成速率是 生成速率的3倍 B.混合气体的密度不随时间的变化而变化 C.反应中与的物质的量浓度之比为 D.混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化 √ √ P41 （5）上述体系达到平衡时，混合气体中甲醇的体积分数为_______。 （保留三位有效数字） （6）其他条件不变，将该恒容容器改为容积可变的恒压容器，初始 体积为。某时刻，测得的转化率为，此时容器体积为 ， 则 等于_______。 14.[2024·浙江G5联盟联考] 工业合成氨是最重要的人工固氮途径， 发生反应： 。请回答： （1）已知断开 某化学键所需能量如表所示。若固氮反应中有 生成时，______（填 “吸收”或“放出”）热量____ 。 化学键 能量/ 436 391 946 放出 92 P44 （2）恒温恒压条件下，向密闭容器中投入等物质的量的和 发 生反应，下列描述能说明反应已达到化学平衡状态的是____ （填字母）。 A.反应速率 B.混合气体的密度不再变化 C.混合气体的平均摩尔质量不再变化 D. 的体积分数不再变化 √ √ $